[发明专利]中子的井下非同位素生成方法以及实施该方法所用的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种中子的井下非同位素生成方法，该方法特别用于油井、气井、水井的勘探与生产。本发明还涉及实施该方法所用的设备。 

背景技术

根据现有技术，在进行井下测录和收集材料数据时广泛使用了放射性同位素。这种技术的缺点包括由放射性同位素造成的辐射危害，以及因此既要在钻探装置上也要在相关的供应和维护设施上进行的成本高昂且要求苛刻的同位素和放射性废物处理。 

发明内容

本发明的目的是弥补或减少现有技术的至少一种缺点。 

通过下列说明以及后附的权利要求中所描述的特征，可以实现上述目的。 

本发明的目的是提供一种中子的非同位素生成方法，以及实施该方法所用的设备。 

通过一种其中使富中子流体的液滴在来自两个方向的脉冲激光的作用下以非放射性的方式提供中子的方法实现本发明的目的。通过精细的配量装置将液滴从贮液器配送到压力室管的受限空间中，从而在真空室中提供液滴。将所述脉冲激光导向所述压力室管的各端，所述光射线在该处聚焦在液滴中。脉冲光对液滴的同时作用导致在所述液滴中产生冲击波，该冲击波造成所述液滴被压缩并发热。所述液滴中的一些原子核发出用于辐射周围环境(尤其是钻井中的周围环境)的原子结构的中子。被中子辐射的原子发出伽马射线，该伽马射线可以由被屏蔽而免受辐射液滴的直接中子辐射的检测器记录到。 

根据本发明可以在需要时以高强度提供中子辐射。因此，提供中子辐射的这种方式的输出功率比在采用放射性同位素时的输出功率高出许多倍，从而大大缩短了测录特定量的数据所耗费的时间，而使成本得以降低。该方法未涉及使用放射性同位素，因此不必实施在处理放射性同位素与放射性废物材料时所采用的大范围检查、安全措施等。 

实施本发明方法所用的设备体现了电子学、光电子学以及物理学领域内的已知技术与新技术的结合。 

在油气行业中，当需要进行测录(例如测录地下结构)时，这种在需要时在钻井下提供高强度中子辐射而无须使用放射性材料的能力被证明非常有利。 

更具体地，在第一方面中，本发明涉及一种在井下生成非放射性中子辐射的方法，该中子辐射设置成能够从钻井的周围环境产生反射，特别是伽马辐射，该方法的特征在于包括以下步骤： 

形成激光； 

将激光导入多级增强器； 

通过泵型激光光源而激发激光，以形成脉冲激光，入射光的能量集中在受限的激光脉冲上，因此表现出比激光的连续通量更高的光能量； 

将一次脉冲激光射线引导通过分光器，以形成两束具有基本相同的频率、能含量(energy content)以及相位的二次脉冲激光射线； 

在真空室的空间内形成富中子流体的液滴； 

将被从基本完全相反的方向导向所述液滴的二次脉冲激光射线聚焦在所述液滴内的一点处，因此所述液滴被压缩并加热，使得所述液滴中的富中子流体向周围环境发出中子辐射，从而从周围环境形成至少在伽马频率范围内的高能量的反射。 

优选地，所述脉冲激光的频率在飞秒范围内。 

优选地，通过将所述流体配送到压缩管中而形成富中子流体的所述液滴。 

优选地，从由重水(²H₂O)、压缩的气态⁶He-或⁸He-化合物以及天然形成的例如⁷Li-或¹¹Li的锂成分构成的组中选择富中子流体。 

在第二方面中，本发明涉及用于在井下生成非放射性中子辐射的设备，所述中子辐射设置成能够从钻井的周围环境产生反射，特别是伽马辐射，所述设备的特征在于包括： 

激光光源； 

多级增强器； 

脉冲型激光光源，其连接到所述增强器并被共同地设置成能够形成脉冲激光，受限激光脉冲的能量表现出比由所述激光光源形成的激光的连续通量更高的光能量； 

分光器，其布置成能够将所述一次脉冲激光射线分成两束具有基本相同的频率、能含量以及相位的二次脉冲激光射线； 

真空室，其包括一个或若干个设置成能够形成富中子流体的液滴的装置； 

设置成能够经由所述增强器与所述分光器将所述激光从所述激光光源引导至所述液滴的装置； 

设置成在所述液滴受到所述二次脉冲激光射线的作用时能够限制所述液滴的运动的装置；